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第0章 绪论1

0.1 机电传动控制技术的发展1

0.1.1 机电传动系统的发展概况1

0.1.2 电气控制系统的发展概况2

0.2 “机电传动控制”课程的性质和内容安排3

0.2.1 课程的性质和任务3

0.2.2 课程的内容安排4

第1章 机电传动系统的动力学基础5

1.1 研究机电传动系统静态与动态特性的意义5

1.2 机电传动系统的运动方程5

1.2.1 单轴机电传动系统的运动方程6

1.2.2 单轴机电传动系统的实用运动方程6

1.2.3 动态转矩7

1.2.4 多轴机电传动系统的等效折算8

1.3 典型生产机械的负载特性10

1.3.1 恒转矩型负载特性10

1.3.2 通风机型负载特性11

1.3.3 恒功率型负载特性11

1.4 机电传动系统稳定运行的条件12

习题13

第2章 直流电动机的工作原理及特性15

2.1 直流电动机的基本结构与工作原理15

2.1.1 直流电动机的结构15

2.1.2 直流电动机的工作原理16

2.1.3 直流电动机的分类17

2.2 直流电动机的机械特性18

2.2.1 他励直流电动机机械特性的表达式18

2.2.2 他励直流电动机的固有机械特性19

2.2.3 他励直流电动机的人为机械特性20

2.2.4 串励直流电动机的机械特性22

2.3 他励直流电动机的启动特性23

2.4 他励直流电动机的调速特性24

2.4.1 改变电枢端电压U调速25

2.4.2 改变电动机主磁通Ф调速25

2.4.3 改变电枢回路外串电阻调速26

2.5 他励直流电动机的制动特性26

2.5.1 能耗制动27

2.5.2 反接制动28

2.5.3 反馈制动29

习题30

第3章 交流电动机的工作原理及特性31

3.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理31

3.1.1 三相异步电动机的结构31

3.1.2 三相异步电动机的工作原理33

3.1.3 三相异步电动机的铭牌数据36

3.2 三相异步电动机的定子电路与转子电路38

3.2.1 定子电路38

3.2.2 转子电路38

3.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性39

3.3.1 三相异步电动机的电磁转矩39

3.3.2 三相异步电动机的固有机械特性40

3.3.3 三相异步电动机的人为机械特性41

3.3.4 电动机的负载能力自适应分析41

3.4 三相异步电动机的启动特性42

3.4.1 三相异步电动机的启动特性分析42

3.4.2 三相笼型异步电动机的启动方法42

3.4.3 三相绕线型异步电动机的启动方法44

3.5 三相异步电动机的调速特性46

3.5.1 调压调速46

3.5.2 转子电路串电阻调速46

3.5.3 变极调速47

3.5.4 变频调速47

3.6 三相异步电动机的制动特性48

3.6.1 反接制动48

3.6.2 反馈制动49

3.6.3 能耗制动49

3.7 单相异步电动机50

3.7.1 单相异步电动机的结构和工作原理50

3.7.2 采用不同启动方式的单相异步电动机51

3.8 同步电动机53

习题55

第4章 控制电机及应用58

4.1 伺服电动机58

4.1.1 交流伺服电动机58

4.1.2 直流伺服电动机61

4.2 力矩电动机63

4.2.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点63

4.2.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因及应用63

4.3 小功率同步电动机64

4.3.1 永磁式同步电动机64

4.3.2 磁阻式电磁减速同步电动机65

4.4 测速发电机66

4.4.1 异步交流测速发电机66

4.4.2 直流测速发电机68

4.4.3 直流测速发电机与异步交流测速发电机的性能比较69

4.5 直线电动机69

4.5.1 直线异步电动机的结构70

4.5.2 直线异步电动机的工作原理70

4.5.3 直线电动机的特点及应用71

4.6 自整角机72

4.6.1 自整角机的结构特点72

4.6.2 控制式自整角机73

4.6.3 力矩式自整角机75

4.7 步进电动机75

4.7.1 步进电动机的分类76

4.7.2 步进电动机的结构和工作原理77

4.7.3 实用小步距角步进电动机78

4.7.4 步进电动机的运行特性与性能指标80

4.7.5 步进电动机的驱动电源83

习题91

第5章 继电器-接触器控制系统92

5.1 常用低压电器92

5.1.1 主令电器92

5.1.2 接触器98

5.1.3 继电器103

5.1.4 熔断器108

5.1.5 执行电器109

5.2 电气控制电路图的绘制与分析方法112

5.2.1 电气控制电路图的绘制112

5.2.2 机床电气控制线路的分析步骤113

5.3 继电器-接触器控制线路基本环节115

5.3.1 三相异步电动机的启动控制线路115

5.3.2 三相异步电动机的正反转控制线路116

5.3.3 三相异步电动机的顺序控制线路119

5.3.4 三相异步电动机的制动控制线路121

5.3.5 电气控制系统的保护环节123

5.4 继电器-接触器控制线路设计125

5.4.1 继电器-接触器控制系统设计的基本内容125

5.4.2 电动机的选择126

5.4.3 电气控制线路设计举例128

习题135

第6章 可编程控制器136

6.1 PLC的结构、工作原理与特点136

6.1.1 PLC的基本结构136

6.1.2 PLC的结构形成138

6.1.3 PLC的工作原理139

6.1.4 PLC的主要功能和特点140

6.2 PLC内部等效继电器电路142

6.2.1 输入继电器X142

6.2.2 输出继电器Y143

6.2.3 辅助继电器M144

6.2.4 定时器T145

6.2.5 计数器C146

6.2.6 数据寄存器D148

6.3 PLC的编程指令148

6.3.1 PLC的编程语言148

6.3.2 基本指令149

6.3.3 常用编程技巧154

6.4 PLC的应用157

6.4.1 电动机常用控制线路158

6.4.2 PLC控制系统的开发步骤162

6.4.3 设计举例167

习题174

第7章 电力电子技术177

7.1 电力半导体器件177

7.1.1 晶闸管177

7.1.2 其他电力半导体器件181

7.2 电力半导体器件的驱动电路183

7.2.1 半控型电力半导体器件的驱动电路183

7.2.2 全控型电力半导体器件的驱动电路186

7.3 晶闸管可控整流电路189

7.3.1 单相半波可控整流电路189

7.3.2 单相桥式可控整流电路191

7.3.3 三相可控整流电路194

7.4 晶闸管调压电路198

7.4.1 直流斩波电路198

7.4.2 交流调压电路199

7.5 逆变电路203

7.5.1 有源逆变电路204

7.5.2 无源逆变电路205

7.6 脉冲宽度调制控制208

7.6.1 SPWM控制的基本原理209

7.6.2 三相桥式SPWM逆变电路210

7.6.3 PWM逆变电路的控制方式211

习题213

第8章 直流调速控制系统214

8.1 直流调速系统性能指标214

8.1.1 直流调速用可控直流电源214

8.1.2 直流调速系统性能指标217

8.2 有静差直流调速系统220

8.2.1 开环直流调速系统存在的问题220

8.2.2 闭环调速系统的组成及其静特性221

8.2.3 闭环控制系统的优势与特征223

8.2.4 反馈控制规律225

8.2.5 电流截止负反馈226

8.3 无静差直流调速系统228

8.3.1 比例调节器、积分调节器与比例-积分调节器228

8.3.2 无静差直流调速系统230

8.4 转速与电流双闭环直流调速系统232

8.4.1 转速负反馈调速系统的特点232

8.4.2 转速与电流双闭环直流调速系统的组成232

8.4.3 转速与电流双闭环调速系统的静态与动态分析233

8.5 直流脉宽调制调速系统235

8.5.1 脉宽调制变换器的工作状态和电压、电流波形235

8.5.2 直流脉宽调速系统的机械特性239

8.5.3 PWM控制与变换器的数学模型240

8.6 数字控制直流调速系统241

8.6.1 微机数字控制系统的主要特点241

8.6.2 微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构242

8.6.3 数字PI调节器245

习题247

第9章 交流调速控制系统249

9.1 异步电动机闭环控制变压调速系统249

9.1.1 异步电动机闭环控制变压调速系统简介249

9.1.2 闭环控制变压调速系统的静特性250

9.2 笼型异步电动机变压变频调速系统251

9.2.1 变压变频调速的特点251

9.2.2 电力电子变压变频器的主要类型251

9.2.3 电压型和电流型逆变器253

9.2.4 180°导通型和120°导通型逆变器253

9.2.5 变压变频调速系统254

习题258

参考文献259